Conception assistée par ordinateur de composés antiviraux à large spectre

Computer-aided drug design of broad-spectrum antiviral compounds

• Auteur / Autrice : Kyrylo Klimenko
• Direction : Alexandre Varnek, Victor Kuzmin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/03/2017
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Institut A.V. Bogatsky de Chimie Physique (Odessa, Ukraine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie de la matière complexe (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Esther Kellenberger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Ertl, Olivier Taboureau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bases de données

Chimie

Chimie -- Informatique

Criblage pharmacologique

Solubilité

Antiviraux

Mots clés libres

Antiviraux

Espace chimique

Criblage virtuel

Structure-activity relationship

Antiviral

Chemical space

Virtual screening

Résumé

De nouveaux antiviraux à large spectre, agissant comme intercalant d'acides nucléiques, ont été identifiés par criblage virtuel et grâce à des cartes de l’espace chimique. La 1ère partie de la thèse présente le modèle QSPR pour la solubilité aqueuse des molécules organiques dans une grande gamme de températures. Ce modèle a été utilisé pour l'évaluation de la solubilité des composés antiviraux. Dans la 2ème partie de cette thèse, les filtres structuraux, les modèles QSAR et pharmacophores sont présentés. Leur utilisation pour cribler une base de données contenant plus de 3,2 M de composés est ensuite décrite. Cette étape a conduit à sélectionner 55 touches qui ont été synthétisées et testées expérimentalement. Parmi eux, deux composés ont révélé une activité élevée contre le Vaccinia virus et une faible toxicité. Dans la 3ème partie de la thèse, l'approche par Cartes Topographiques Génératives (GTM) a été utilisée pour construire des cartes 2D de l'espace chimique des composés antiviraux. Les structures chimiques et les données expérimentales des composés antiviraux, présents dans la base de données ChEMBL, ont été extraites de la base, examinées et annotées avec les principaux Genus des virus. Ce jeu de données a été utilisé pour construire des cartes sur lesquels tous les autres composés de la base de données ChEMBL ont été projetés. L'analyse de ces cartes révèle des motifs structuraux caractérisant des types particuliers d'antiviraux.

Virtual screening and cartography of chemical space approaches have been used for design of broad-spectrum antivirals acting as nucleic acids intercalators. The 1st part of thesis reports QSPR model for aqueous solubility of organic molecules within the wide temperature range. This model was later used for solubility assessment of antiviral compounds. In the second part of work, structural filters, QSAR and pharmacophore models were developed then used to screen a database containing some 3.2 M compounds. This resulted in 55 hits which were synthesized and experimentally tested. Two lead compounds displayed high activity against Vaccinia virus and low toxicity. In the 3d part of the thesis, Generative Topographic Mapping (GTM) approach was used to build 2D maps of chemical space of antiviral compounds. Experimental data on antiviral compounds were extracted from ChEMBL database, curated and annotated by major virus Genus. Selected dataset was used to build maps on which all other ChEMBL compounds were projected. Analysis of the maps revealed structural motifs characterizing particular types of antivirals.